Pestizidabbau in der Umwelt: eine Bestandsaufnahme

Ein internationales Forscherteam präsentiert in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift 'Science' einen umfassenden Überblick zum aktuellen Wissensstand über den Abbau von Pestiziden in der Umwelt. Insbesondere in schwer zugänglichen Kompartimenten der Umwelt ist nur unzureichend untersucht, inwieweit Rückstände von Pflanzenschutzmitteln weiter abgebaut werden. Die zukünftige wissenschaftliche Herausforderung bestehe darin, komplexe Transformationswege dort vorhersagen zu können, so die Wissenschaftler. Mit neuartigen, Isotopen-basierten Analyseverfahren, die eine Charakterisierung von Abbauprozessen erlauben, leistete das Helmholtz Zentrum München einen wesentlichen Beitrag zu der Publikation.

Pestizide werden global zugunsten einer florierenden Landwirtschaft eingesetzt. Als Folge davon verteilen sich Chemikalien und ihre Abbauprodukte in der gesamten Umwelt. In ihrer Bestandsaufnahme werteten die Wissenschaftler Kathrin Fenner, Silvio Canonica (beide Eawag, Wasserforschungs-Institut des Eidgenössischen Technischen Hochschul(ETH)-Bereichs, Schweiz), Lawrence P. Wackett (University of Minnesota) und Martin Elsner (Helmholtz Zentrum München, HMGU) aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zum Abbau von Pestiziden aus. Für einige der Substanzen sind die Abbauwege bekannt und Standardtests verfügbar, um Abbauprodukte zu bestimmen. Allerdings stießen die Wissenschaftler auf zahlreiche "blinde Flecken" (blind spots), Bereiche der Umwelt, in denen der Abbau von Pestiziden bislang nur wenig untersucht ist, so beispielsweise im Grundwasser.

Trotz Kenntnis vieler biotischer und abiotischer Abbauprozesse - also sowohl durch Mikroorganismen als auch durch chemische Reaktionen - ist deshalb ein verbessertes Prozessverständnis nötig, um den Abbau in solchen Bereichen wirklich vorhersagen zu können. Chancen dafür bieten sich durch analytische Innovationen.

Ein solcher neuartiger Ansatz ist die sogenannte Substanz-spezifische Isotopenanalytik. Dabei wird der Abbau aus Isotopenveränderungen in den Schadstoffmolekülen entschlüsselt. Anhand dieser Informationsquelle lässt sich erkennen, ob Pestizidkonzentrationen nur verdünnt oder wirklich abgebaut werden. Martin Elsner vom Institut für Grundwasserökologie am HMGU erforscht und entwickelt mit seiner Arbeitsgruppe die Messung dieser sogenannten Isotopenfraktionierung, insbesondere auch für Pestizide. "Durch unsere Analysen haben wir nun einen Ansatz, den natürlichen Langzeitabbau von Pestiziden zu untersuchen", erklärt Elsner, "dadurch wollen wir die Zeiträume bestimmen, über die Spurenschadstoffe aus dem Grundwasser eliminiert werden. Diese Informationen sind sowohl für Wasserversorger und Umweltbehörden als auch letztlich für den Verbraucher relevant."

In Kürze wollen die Wissenschaftler mit Feldstudien beginnen, um zu einem systematischen Verständnis des natürlichen Kreislaufs von Pestiziden, insbesondere in den blind spots, beizutragen.

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Quelle: Helmholtz-Zentrum München (HZM)